）
ＶＥ２－ ＶＥ１ ８ ０＋ａ ｒ ｃ ｔ ａ ｎ ＋ θ １ ＝１ ０。 ＶＡ２－ ＶＡ１
（
）
ＶＥ２－ ＶＥ１ ８ ０＋ａ ｒ ｃ ｔ ａ ｎ ＋ θ １ ＝－１ ０。 ＶＡ２－ ＶＡ１
（
）
分别按下式计算跟踪接收机方位增益系数为 ：
２ ２ （ Ｋ０×Ｋ１× 槡 ＶＥ２－ ＶＥ１） ＋（ ＶＡ２－ ＶＡ１） ａ＝ Ｋ （ ｃ Ａ ×Δ ｏ ｓ ２－ １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 以上快速校相算法是基于方位 、 俯仰差信号相位理想正交 ， 方向图差斜率完全一致的条件
下进行算法设计和流程控制的 ， 具有一定的局限性 。 在单通道跟踪体制中 ， 方位和俯仰和差合
６ ６
河北省科学院学报
０ １ ６ 年第 ３ ３卷 ２
成一路信号 ， 实 际 工 作 时， 跟踪接收机接收解调出的 方位差信号与 俯 仰 差 信 号 往 往 没 有 这 样 理 想 。 在 进 行了快速校相后 ， 在 进 行 天 线 自 跟 踪 条 件 检 查 时， 会 发现当天线相对目标零点在俯仰方向拉偏时 ， 将带来 交叉耦合的恶化 ， 恶 化 程 度 与 方 位、 俯仰差信号的相 ， 位差值有关 ， 因此这仅仅是实现了“ 能 跟 踪” 但是距 离“ 跟踪好 ” 还 是 有 需 要 进 一 步 校 正。 由 此 可 见 现 有 算法的局限 ， 对天线自跟踪性能存在潜在的影响 。 鉴 于目前算法的局限性 ， 对现有的快速校相算法及流程 进行优化改进 ， 在现有天线拉偏至位置 Ｐ ２ 的基础上 ， 在俯仰方向 上 再 拉 偏 一 个 固 定 位 置 偏 置 量 Δ Ｅ 角度 （ 如果方位顺偏 ， 则俯仰上偏 ； 如 果 方 位 逆 偏， 则 俯 仰 下 偏） 到Ｐ 再 读 取 一 组 方 位、 俯仰误 ３ 点， 差电压 ＵＡ 同样使用上述公式计算出相位值及增益系数 ， 将此相位值与第一次拉偏相 ３、 Ｕ Ｅ ３， 位值进行比较 ， 将误差修改至方位移相值 ， 即可完成快速校相 。 拉偏误差电压分布图见图 ３ 所 示， 图中外围虚线是最大波束边缘 ， 跟踪误差电压最大处 。
图 １ 单通道单脉冲跟踪原理示意图
在跟踪接收机中 ， 移 相 主 要 是 用 来 解 决 单 通 道 合 成 前 和、 差信号相位不一致带来的问题 ， （ 跟踪校相主要是校正通道间的相对相位差 。 在实际工程应用中 ， 通过 角误差电压交叉耦合 ） 标校的方法使和信号通道与差 信 号 通 道 之 间 的 相 位 差 为 最 小 值 ， 即α－ Φ。 显 然 ， Φ＝０ Δ β＝Δ 达到信号和差通道相位差 时， 和、 差信道相移是一 致 的 。 我 们 的 目 的 就 是 尽 可 能 的 减 小 Δ Φ， 一致 ， 方位俯仰交叉耦合最小 。 则根据上述分析解调可得 ： ） （ ＵＡＺ （ ｔ ｋ ｃ ＝ ′ ｏ ｓ Φ） θ Φ＋Δ （ ） ′ ｉ ｎ ＝ ＵＥＬ （ ｔ ｋ ｓ Φ） θ Φ＋Δ 展开可以得到 ： （ （ ） － ′ ｏ ｓ ｃ ｏ ｓ ′ ｉ ｎ ｓ ｉ ｎ ＵＡＺ （ ｔ ｋ ｃ ｋ ｓ ＝ Φ） Φ） θ Φ Δ θ Φ Δ
： Ａ ｃ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｓ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｈ ａ ｓ ｎ ｏ ｔ ｂ ｅ ｅ ｎ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｍ ｏ ｎ ｏ － － ｐ ｐ ｐ ｇ ｕ ｃ ｌ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｆ ａ ｓ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ － ｐ ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｍ ｏ ｎ ｏ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｏ ｆ ｍ ｏ ｎ ｏ － ｐ ｇ ｐ ｙ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ． Ｉ ｔ ａ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ － ｐ ｇ ｐ ｙ ｇ ｍ ｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ． ｇ ｇ ： ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ Ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｍ ｏ ｎ ｏ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｆ ａ ｓ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ － － ｇ ｐ ｇ ｐ ｙ ； ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ｅ ｍ ｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ
收稿日期 ： ２ ０ １ ６－０ ３－２ １ ， 张 冰（ 男， 工程师 ， 主要从事天线伺服控制系统的设计和研制 ． 作者简介 ： １ ９ ８ １－ ）
４ ６
河北省科学院学报
０ １ ６ 年第 ３ ３卷 ２
接收领域的无塔一键校相技术 。
１ 技术原理
１． １ 单通道单脉冲跟踪接收机校相基本原理 单通道单脉冲跟踪体制在遥感卫星接收系统中得到了广泛应用 。 单通道单脉冲技术也就 是单通道的变换技术 ， 它是将天线及馈 源 系 统 产 生 的 方 位 误 差 信 号 、 俯仰误差信号， 分别经过 相互正交的两个低频信号调制后再与和信号合并形成一个单通道信号 。 这个和信号可以是调 频或调相信号 。 单通道射频载波信号的 角 度 或 相 位 变 化 用 于 传 输 数 据 信 息 ， 而射频载波信号 的幅度变化用于传输角误差信息 ， 通过一个共同的下行通道 ， 传输到接收机再分别解调出数据 信息和角误差信息 ， 如图 １ 所示 。
引言
单通道跟踪接收机的动 在遥感卫星跟踪接收领域普遍采用 单 通 道 单 脉 冲 自 跟 踪 接 收 机 ， 态快速校相技术应用尚未得到广泛应用 。 而传统的校相方法存在流程复杂 、 校相时间长 、 操作 不方便等缺点 ， 并且不能任务进站初期进行校相 ， 有时甚至会导致卫星跟踪任务的失败 。 为了 寻求一种使用便利 、 简单 、 快速的校相技术 ， 笔者在分析设备工作原理的基础上 ， 提出一种高效 率、 高精度可满足实时校相的单通道单脉冲自跟踪接收机快速校相算法模型 ， 实现了遥感跟踪
DOI:10.16191/ki.hbkx.2016.02.013
ａ ｓ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｍ ｏ ｎ ｏ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｆ ｃ － ｐ ｇ ｐ ｇ
， ， 化２ 所以 Δ 引入的交叉耦合 ： ０℃ 产生的相移变化为 ２ ° ° Φ≤５ （ ｔ ａ ｎ ０ ８ ７ Φ） ≥ －０． ０≥ － Δ （ ｔ ａ ｎ ０ ８ ７ ０≤ Φ） ≤０． Δ 交 叉 耦 合 小 于 １∶８ 时 ， 单 和差通道相移的不一致会导致交叉 耦 合 产 生 。 工 程 实 践 表 明 ， 脉冲跟踪性能处于比较理想的状态 ； 交叉耦 合 大 于 １∶３ 时 ， 单脉冲跟踪系统将无法实现对目 标的收敛跟踪 。 １． ２ 单通道单脉冲跟踪快速校相算法建模 在进行遥感卫 星 任 务 跟 踪 时 ， 为 了 实 现 方 便， 一 般在卫星进站初期 ， 可借助 Ａ Ｃ Ｕ 的程序引导或数字 引导 功 能 ， 当目标进入天线主波束的３ ｄ Ｂ 波瓣范围 后， 但不一定是 天 线 电 轴 对 准 目 标 ， 跟踪接收机锁定 信号 ， 并且输出方位和俯仰 跟 踪 ＡＧ Ｃ 满足跟踪门限 ， 角误差电压 ， 对跟踪接收机参数进行初始化设置（ 对 于左旋接收信号 ， 将接收机方位移相值 、 俯仰移相值 、 、 、 ； 前相移相值分别初始 化 为 ０ 对于右旋接收信 ° ０ ° ０ ° 号， 将接收机方位移相值 、 俯仰移相值 、 前相移相值分
图 ２ 拉偏误差电压分布图
。这时 Ａ 、 、 ） 别初始化为 ０ ° １ ８ ０ ° ０ ° Ｃ Ｕ 读取一组初始 方位 、 俯仰误差电压 ＵＡ 然后方位拉偏 （ 正偏或者负偏 ） 一个固定位置偏置量 Δ 天线 １、 Ｕ Ｅ １， Ａ， 从Ｐ 再读取 一 组 方 位 、 俯 仰 误 差 电 压 ＵＡ 这样可以通过公式计算出 １ 拉偏至位置 Ｐ ２， ２、 Ｕ Ｅ ２， 方位相位值 。 拉偏误差电压分布图见图 ２ 所示 ， 图中外围虚线是最大波束边缘 ， 跟踪误差电压 最大处 。
， ， ｉ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｂ ｉ ｎ Ｑ Ｉ Ａ Ｏ Ｊ ｉ ａ ｎ ａ ｎ Ｊ Ｉ Ｎ Ｌ ｉ ｉ ｎ Ｚ ｂ － － ｊ ｇ ｇ
（ ｈ ｅ ４ ｈ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｅ Ｔ Ｃ， ｈ ｉ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｅ ｂ ｅ ｉ ５ ０ ０ ８ １， ｈ ｉ ｎ ａ） Ｔ ｔ Ｒ Ｉ ｏ Ｃ Ｓ Ｈ Ｃ ５ ０ ｊ ｇ ｆ
（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １－９ ３ ８ ３ ２ ０ １ ６ ０ ２－０ ０ ６ ３－０ ５
基于单通道单脉冲跟踪接收机的快速校相技术
张 冰， 乔建江 ， 金立斌
） （ 中国电子科技集团公司第五十四研究所 ， 河北 石家庄 ０ ５ ０ ０ ８ １
摘 要： 航天测控系统中目前普遍采用双通道跟踪体制的多功能跟踪基带进行快速校相 ， 但在遥 感卫星接收系统中单通道跟踪接收机应用普遍 ， 动态快速校相技术应用尚未得到广泛应 用 ， 本文 根据单通道单脉冲跟踪接收机的校相基本原理 ， 提出了单通道单脉冲跟踪接收机快速校 相 方 法 ， 并对传统的快速 校 相 方 法 进 行 了 改 进 ， 有效提高了快速校相精度和遥感接收设备自动化标校 水平 。 关键词 ： 单通道单脉冲跟踪接收机 ； 快速校相 ； 自动标校 ； 遥感 中图分类号 ： ８ ５ ０ 文献标识码 ： Ａ ＴＮ